按照《中國(guó)航空?qǐng)?bào)》的報(bào)道，QC185中等功率燃?xì)廨啓C(jī)在8月29日實(shí)現(xiàn)了首次點(diǎn)火，并在慢車狀態(tài)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。而QC70小功率燃?xì)廨啓C(jī)則在8月22日完成第一階段可靠性測(cè)試，即歷時(shí)13個(gè)月的長(zhǎng)期試車任務(wù)。從兩者的體積、功率來看，兩者都可以用于軍艦動(dòng)力，QC185可用于大型驅(qū)逐艦，QC70則可用于氣墊船。這標(biāo)志著我國(guó)在裝備自主研制生產(chǎn)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)道路上邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。
目前，中國(guó)海軍僅有6艘驅(qū)逐艦采用了燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力。根據(jù)外媒報(bào)道，其中052型驅(qū)逐艦112、113號(hào)裝備了美制LM2500燃?xì)廨啓C(jī)，052B、052C型驅(qū)逐艦168、169、170、171號(hào)裝備了烏克蘭制的GT25000或國(guó)內(nèi)仿制型號(hào)。為什么燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)于海軍建設(shè)如此重要？網(wǎng)易軍事為您作出獨(dú)家分析。
燃?xì)廨啓C(jī)作為軍艦動(dòng)力的優(yōu)勢(shì)
在軍艦動(dòng)力方案選擇上，燃機(jī)輪機(jī)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是艦用柴油機(jī)和艦用蒸汽輪機(jī)，但是由于燃?xì)廨啓C(jī)先天優(yōu)勢(shì)與軍艦動(dòng)力系統(tǒng)性能要求更為吻合，燃?xì)廨啓C(jī)成為了各國(guó)軍艦動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展的唯一選擇。老牌海軍強(qiáng)國(guó)如美國(guó)海軍、英國(guó)海軍、日本海上自衛(wèi)隊(duì)的主力水面作戰(zhàn)艦只早已完成動(dòng)力燃?xì)廨啓C(jī)化。
燃?xì)廨啓C(jī)第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是功率密度極大。一般情況下，同等功率的燃機(jī)體積是柴油機(jī)的三分之一到五分之一，是蒸汽輪機(jī)的五分之一到十分之一左右。這是由于燃?xì)廨啓C(jī)本身精巧的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)熱力學(xué)循環(huán)結(jié)構(gòu)造成的，體積小、功率大，非常適合軍艦分艙小、航速要求高的特點(diǎn)。
燃?xì)廨啓C(jī)的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是啟動(dòng)速度快。雖然燃機(jī)的轉(zhuǎn)速是三種動(dòng)力系統(tǒng)中最高的，但是由于整個(gè)轉(zhuǎn)子十分輕巧，在啟動(dòng)機(jī)幫助下在1-2分鐘就可以達(dá)到最高轉(zhuǎn)速。而柴油機(jī)由于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)源于活塞的往復(fù)，加速較慢，蒸汽輪機(jī)更是“反應(yīng)遲鈍”，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最高功率輸出可能需要長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)的時(shí)間。而啟動(dòng)速度，對(duì)于軍艦的戰(zhàn)時(shí)出動(dòng)和反潛作戰(zhàn)時(shí)加減速性能有著直接的影響。
燃?xì)廨啓C(jī)第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是噪聲低頻分量很低。由于燃?xì)廨啓C(jī)本身處于高速穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)中，產(chǎn)生的噪聲更多是高頻嘯聲。而柴油機(jī)的活塞往復(fù)產(chǎn)生了大量低頻機(jī)械振動(dòng)噪聲，恰好迎合了海洋容易傳播低頻噪聲的特點(diǎn)，導(dǎo)致軍艦容易被敵方聲納探測(cè)。所以柴油機(jī)動(dòng)力尤為不適合給反潛軍艦作動(dòng)力系統(tǒng)。
艦用燃?xì)廨啓C(jī)：舍我其誰
艦船動(dòng)力裝置主要有:蒸汽動(dòng)力裝置、柴油機(jī)動(dòng)力裝置、核動(dòng)力裝置、燃?xì)鈩?dòng)力裝置和聯(lián)合動(dòng)力裝置。前兩種裝置發(fā)展得比較早，廣泛應(yīng)用于各類艦船，后面三種，系近十多年來迅速發(fā)展起來的新型動(dòng)力裝置。艦船燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置是指以燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)的全燃化動(dòng)力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應(yīng)用。功率總數(shù)日益增長(zhǎng)，裝艦使用范圍日益擴(kuò)大，已由快艇發(fā)展到了護(hù)衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、巡洋艦和直升機(jī)航空母艦等，可謂是舍我其誰。
燃?xì)廨啓C(jī)基本工作原理
燃?xì)廨啓C(jī)是以空氣為介質(zhì)，靠高溫燃?xì)馔苿?dòng)渦輪機(jī)械連續(xù)做功的大功率、高性能動(dòng)力機(jī)械。它主要是由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成，再配以進(jìn)氣、排氣、控制、傳動(dòng)和其他輔助系統(tǒng)。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組起動(dòng)成功后，燃?xì)廨啓C(jī)就會(huì)開始進(jìn)入穩(wěn)定的熱力學(xué)循環(huán)過程。壓氣機(jī)連續(xù)不斷地從外界大氣中吸入空氣并增壓，這個(gè)過程可以認(rèn)為是壓氣機(jī)動(dòng)能向空氣熱能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，被壓縮后的空氣溫度升高有利于與燃料進(jìn)行更猛烈的化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)速度和程度與溫度成正比），更大的膨脹比也有利于壓縮空氣燃燒后釋放更大的能量。壓縮空氣從壓氣機(jī)出來后即進(jìn)入燃燒室，首先會(huì)在燃燒室進(jìn)口被噴入燃料進(jìn)行摻混，然后就會(huì)點(diǎn)火燃燒。這個(gè)過程可以認(rèn)為是燃料化學(xué)能向空氣熱能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，在短短幾十厘米的距離內(nèi)空氣的溫度上升數(shù)百甚至上千度，壓力也會(huì)激增。高溫高壓的燃?xì)鈴娜紵页隹趪姵?，就開始膨脹，在膨脹的同時(shí)推動(dòng)渦輪葉片做功。這個(gè)過程就是燃?xì)鉄崮芎蛣?shì)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。渦輪將燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)化為動(dòng)能后，一方面用于壓氣機(jī)壓縮空氣持續(xù)進(jìn)行熱力學(xué)循環(huán)，另外一方面由主軸將轉(zhuǎn)子的扭矩輸出，經(jīng)過減速器減速以后用于推動(dòng)軍艦。整個(gè)熱力學(xué)循環(huán)完成使得燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)了燃料化學(xué)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的最終目的。
自研燃機(jī)尚未裝備
我國(guó)艦用燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)的起步并不算晚。根據(jù)“中國(guó)艦用燃?xì)廨啓C(jī)總師訪談錄”的介紹，1958年我國(guó)開始著手研發(fā)計(jì)劃的具體組織實(shí)施，決定成立南、北方兩個(gè)聯(lián)合設(shè)計(jì)組，先開展大、中、小三型機(jī)組的可行性論證和方案設(shè)計(jì)。1959年底，前蘇聯(lián)向我國(guó)轉(zhuǎn)讓了M-1艦用燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，我國(guó)對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了以技術(shù)練兵為目的的仿制工作。僅用了11個(gè)月，上海輪機(jī)廠就完成了該型燃機(jī)的首臺(tái)樣機(jī)制造。不過由于各種原因，仿制樣機(jī)經(jīng)過3年才排除大量故障通過驗(yàn)收試驗(yàn)。后來該型燃機(jī)在一艘高速炮艇上進(jìn)行了試驗(yàn)并且裝備了部隊(duì)。1964年完成設(shè)計(jì)的6000馬力燃機(jī)組是我國(guó)第一次自行設(shè)計(jì)研制的艦用燃機(jī)，但是由于研制周期過長(zhǎng)加之原裝配對(duì)象計(jì)劃調(diào)整未能裝備部隊(duì)。與世界上其他國(guó)家主要依靠航空發(fā)動(dòng)機(jī)改燃機(jī)不同，我國(guó)由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)水平落后，采取的是改進(jìn)和專用研制并舉的道路。
1967年我國(guó)決定將轟六轟炸機(jī)上的渦噴8發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)為大功率艦載燃?xì)廨啓C(jī)，這是我國(guó)首次進(jìn)行“航改燃”實(shí)踐，但是最終因?yàn)榘l(fā)達(dá)國(guó)家同意進(jìn)口相應(yīng)型號(hào)受到?jīng)_擊無果而終。后來我國(guó)一直在艦用燃機(jī)方面不斷嘗試，但是一直沒能拿出一款成熟可靠性能優(yōu)良的艦載燃?xì)廨啓C(jī)。這就是中國(guó)6艘裝備燃?xì)廨啓C(jī)的驅(qū)逐艦都采用外國(guó)產(chǎn)品的原因，其中112、113兩艘驅(qū)逐艦因?yàn)槭艿矫绹?guó)禁運(yùn)影響，其裝備的LM2500燃?xì)廨啓C(jī)到了使用時(shí)限也難以獲得大修。
美國(guó)經(jīng)驗(yàn)：核心機(jī)預(yù)研是關(guān)鍵
航空強(qiáng)國(guó)的動(dòng)力發(fā)展經(jīng)驗(yàn)是進(jìn)行核心機(jī)預(yù)研，然后在同一個(gè)核心機(jī)上再衍生出航空發(fā)動(dòng)機(jī)和艦用燃?xì)廨啓C(jī)。世界著名的艦用燃機(jī)LM2500就是核心機(jī)預(yù)研工程的衍生產(chǎn)品。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)衍生自美國(guó)GE公司的GE9核心機(jī)。GE9核心機(jī)衍生出F101大涵道比軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)用于B1B超音速戰(zhàn)略轟炸機(jī)，將GE9的換算流量進(jìn)一步減小發(fā)展出了GE15核心機(jī)。GE15核心機(jī)衍生出的渦噴型號(hào)YJ101參與競(jìng)爭(zhēng)F-15和輕型戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃（F-16研制計(jì)劃）但是輸給了普惠的F100發(fā)動(dòng)機(jī)。后來競(jìng)爭(zhēng)YF-17也就是今天的F/A-18艦載機(jī)項(xiàng)目時(shí)，GE將YJ101的低壓壓氣機(jī)放大成為風(fēng)扇研制出了F404中推渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。而將F404的風(fēng)扇放大并與F101的小涵道比型號(hào)結(jié)合，就是F-15和F-16的著名動(dòng)力F110。
在GE9核心機(jī)基礎(chǔ)上衍生的艦用燃?xì)廨啓C(jī)LM2500是世界上最成功的艦用燃?xì)廨啓C(jī)，裝備了美國(guó)阿里伯克級(jí)等多個(gè)國(guó)家的軍艦。而通用電氣與法國(guó)斯奈克瑪公司聯(lián)合研制的CMF56大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)也是以GE9核心機(jī)為基礎(chǔ)的，CMF56發(fā)動(dòng)機(jī)裝備了空客A320等多種民航發(fā)動(dòng)機(jī)，也是第三帶民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的典型代表。這就是說，GE9一個(gè)核心機(jī)解決了F-15，F(xiàn)-16，F(xiàn)-18這些世界知名戰(zhàn)斗機(jī)、以伯克級(jí)驅(qū)逐艦為代表的各類艦艇乃至民航客機(jī)所有動(dòng)力問題，這不得不說是核心機(jī)預(yù)研的巨大效益?？梢哉f，一型核心機(jī)的研制成功，意味著整個(gè)國(guó)家從天空到海洋的全面突破。美國(guó)從上世紀(jì)五十年代末就開始核心機(jī)預(yù)研計(jì)劃，而我國(guó)晚了大概30年，由于起步晚，經(jīng)驗(yàn)和工業(yè)基礎(chǔ)不足，至今未能拿出一款大規(guī)模實(shí)用的核心機(jī)型號(hào)。
最近網(wǎng)絡(luò)上開始流傳所謂我國(guó)新驅(qū)逐艦分段開始建造的照片，網(wǎng)友和軍迷們對(duì)于我國(guó)驅(qū)逐艦發(fā)展的熱情隨之更加高漲起來。后來出現(xiàn)了很多我國(guó)未來驅(qū)逐艦的想象圖和技術(shù)分析，還有的朋友認(rèn)為我國(guó)將來會(huì)建造滿載排水量9000噸的防空驅(qū)逐艦，并且給它起了一個(gè)親切的名字叫“九千歲”。
GT25000仿制品已通過亞丁灣實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)
目前本國(guó)唯一可以立刻使用的艦載燃機(jī)是烏克蘭GT25000艦用燃?xì)廨啓C(jī)的仿制品，額定功率29兆瓦，實(shí)際輸出功率在23兆瓦左右。據(jù)加拿大《漢和》雜志介紹，該國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)已裝在052B型驅(qū)逐艦上。四臺(tái)GT25000燃機(jī)實(shí)際總功率在90兆瓦左右，而日本愛宕級(jí)防空驅(qū)逐艦和韓國(guó)KDX3級(jí)驅(qū)逐艦雖然都是萬噸的滿排，但也不過是70兆瓦的總功率水平。最近，我國(guó)海軍編隊(duì)長(zhǎng)期在非洲亞丁灣執(zhí)行護(hù)航任務(wù)，每批艦艇都要在海外連續(xù)執(zhí)行任務(wù)數(shù)月之久，從未聽說過052B型驅(qū)逐艦在護(hù)航過程中出現(xiàn)過動(dòng)力問題。這說明國(guó)產(chǎn)GT25000燃機(jī)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性都是適合我國(guó)國(guó)情的。現(xiàn)階段，立足于GT25000的動(dòng)力系統(tǒng)一方面應(yīng)該繼續(xù)改進(jìn)其工藝和性能上不足之處，一方面完全可以通過對(duì)動(dòng)力方案的調(diào)整做到我國(guó)將來各類主力艦只都有適合的動(dòng)力可用?？梢哉J(rèn)為制約我國(guó)水面艦艇的中型艦用燃?xì)廨啓C(jī)瓶頸已經(jīng)突破。但是需要看到的是，我國(guó)主力艦只也僅僅是可以放心使用國(guó)外燃?xì)廨啓C(jī)的仿制改進(jìn)型號(hào)。
萬噸級(jí)大型驅(qū)逐艦不是夢(mèng)想
在驅(qū)逐艦方面，繼續(xù)深挖GT25000燃機(jī)的功率潛力，采用兩臺(tái)GT25000和兩臺(tái)艦用柴油交替工作的方式可以為滿排在7000噸左右的驅(qū)逐艦使用，這很可能就是最近網(wǎng)絡(luò)盛傳的052C+防空驅(qū)逐艦，也就是分段照片流出的艦型。將QC280功率降低從而增加壽命和經(jīng)濟(jì)性，然后采用四臺(tái)方案為9000噸滿排驅(qū)逐艦提供動(dòng)力，這就可以突破以往限制達(dá)到網(wǎng)友心目中“九千歲”大驅(qū)的境界，這個(gè)水平也和阿里伯克級(jí)驅(qū)逐艦相當(dāng)，意味著我國(guó)主力防空艦綜合性能達(dá)到美國(guó)主力艦的基本水平。9000噸的防空驅(qū)逐艦和同級(jí)別反潛通用驅(qū)逐艦已經(jīng)完全能夠支撐起一個(gè)航母編隊(duì)的防空反潛反艦等綜合任務(wù)。
另外考慮將來海軍對(duì)陸遠(yuǎn)程精確打擊和驅(qū)逐艦單艦獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)的需求，直接采用四臺(tái)GT25000燃機(jī)驅(qū)動(dòng)滿排在11000-13000噸的大型綜合驅(qū)逐艦。該艦采用大容量垂直發(fā)射系統(tǒng)容納獨(dú)立作戰(zhàn)自衛(wèi)所需的遠(yuǎn)中近防空導(dǎo)彈和用于攻擊的反艦導(dǎo)彈對(duì)陸巡航導(dǎo)彈，并在綜合完善雷達(dá)電子設(shè)備支持下，在一定海域執(zhí)行綜合性任務(wù)具有相當(dāng)高效費(fèi)比。該級(jí)別驅(qū)逐艦參與艦隊(duì)作戰(zhàn)時(shí)該艦可以作為火力加強(qiáng)性節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)艦隊(duì)中需要強(qiáng)火力支援作戰(zhàn)任務(wù)。
根據(jù)目前情況來看，雖然我國(guó)一定時(shí)期內(nèi)海軍主力艦只采用仿制GT25000燃機(jī)作為動(dòng)力，但是這次新聞表明我國(guó)自研中等功率燃機(jī)項(xiàng)目正在穩(wěn)定推進(jìn)。為了避免以往航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃機(jī)可靠性和持久性不足的問題，我國(guó)特別在小功率燃機(jī)試車中增加了長(zhǎng)久試驗(yàn)特殊項(xiàng)目。而中等功率燃機(jī)QC185也完成了試制并且第一次點(diǎn)火開始試車工作，預(yù)計(jì)數(shù)年之內(nèi)就能設(shè)計(jì)定型。從國(guó)產(chǎn)驅(qū)逐艦已經(jīng)開工的情況來判斷，國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)基本解決問題，中國(guó)海軍將展開新一波的造艦高潮。
